2010年12月31日

自洗電路板製作三原色光球

呼~~這陣子玩的光球總算到最後啦,我要準備玩別的東西了

本系列最後一個紀錄就是自己洗電路板來做這個玩具,雖然用麵包板或洞洞版插一插也是能做啦,可是光是接線就煩死人了。所以想想還是乾脆洗一塊電路板來玩玩好了。我用的電路板是這家的,在新竹就有門市,而且還可以買到其他的材料,像是顯影劑和蝕刻劑等。


首先第一步要先曝光,電路圖我是用eagle去畫的,可是程式做出來的線,我都覺得太細了,所以在事後都還會用黑筆描過。電路圖我是用透明片去印的,曝光的時候,碳粉面要朝下,結果我第一次做的時候,多此一舉,又把電路圖鏡像處理了一次,結果做出來的電路板都反了。後來才想起,其實我用eagle做出來的圖是不用反過來的。

曝光的方式,我是用玻璃壓住,上面再用檯燈照射。之前在玩蝙蝠偵測器的時候,也洗過一次電路板,不過那時候買的玻璃不知道被我放到哪了,所以這次我就直接把櫃子的玻璃門拆下來用。曝光的時間,一開始我都抓10分鐘,不過後來發現太久了,很多細節都消失了,所以後來改用8分鐘,效果就好多了,但還是有部份過曝,所以下次應該還要再縮短一下時間。



曝光完之後就是丟到顯影劑裡搖晃一兩分鐘,這樣就可以準備放進蝕刻機裡去進行第3步


蝕刻機的溫度調到約55度(不過加熱棒實際上是調到60度),這樣一片10X15的版子大概可以放四片電路圖,大約6分鐘左右就可以蝕刻完畢。



接下來就是繁瑣的工作了,用鑽孔機鑽洞,再用酒精把感光膜抹掉,然後再把四塊電路切開來。不過電木實在很難切,所以改用鑽孔機來切很多小洞,最後改用掰開來的。零件其實只有這些而已(這次做的沒有加電阻下去)
DSCN3055


腹面長這樣



說真的,花的時間跟焊洞洞板可能差不多,累的程度也是差不多,不過成就感很大啊!畢竟電路是自己去拼湊出來的,所以雖然做的很簡陋,但還是很滿意。(自己生的小孩,再怎麼醜都覺得很漂亮)

最後的結果就是像這樣啦,真的很炫很好玩耶
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2010年12月29日

用8951單晶片製作三原色光球

最近這個blog變成電子電路筆記啦!

其實對我而言,我從來沒有那種「因為我是學XX的,所以我只會XX」的想法。(例如:因為我是學生物的,所以我只會教生物)
我喜歡跨出自己的領域去學東西,反正多涉略一些東西總是好事嘛,至少可以讓自己更有價值啊。

之前我一直很想學單晶片(因為名字聽起來很炫),不過不知道從何下手,因為周遭的朋友沒有一個是學電子電機的,直到去年遇上一個特別的學生,這才開了我的眼界。那位學生從小就開始學一些電子電路的東西,聽說是爸媽特地幫他找的家教。

一年前的這個時候吧,我就問他一些電路的問題,當時我問的就是最近一直在做的三原色球閃爍要怎麼做,結果從他口中冒出的答案讓我霧煞煞,像是什麼「用555來做啊,用RC電路計算時間啦,比較簡單的方式就用8951單晶片來寫....」

聽到這些專業術語,實在很佩服,沒想到小小年紀的國中生(當時他8年級),居然懂得這麼多,而我身為大人,要學會這些東西應該不會太困難吧。所以這一年來,偶而想到就把資料東翻西翻的,看看假以時日,我能不能有他那樣程度的電路知識。

一年過後,知識有沒有長進不是很確定,但可以確定的是,過去那些看不懂的書籍資料,慢慢看懂了,正好前一陣子又對閃爍光源的電路很感興趣,所以乾脆一鼓作氣,把之前學過的工具都拿來試試看,於是才會寫出前面那兩篇。
用Arduino製作三原色謎(Mix)光球
以555+4017電路製作三原色謎(Mix)光球

加上這篇總計至少會有四篇,另外一篇就是自己嘗試洗電路板的過程。

之前沒什麼提到那顆球怎麼做,其實就是把這樣的裝置塞進白色乒乓球裡頭就可以了。那顆LED燈是共陰的,所以RGB三色一共會有四隻腳。



學單晶片的過程,學生建議我可以讀下面這本「單晶片微電腦8051/8951 原理與應用(C語言)」。對我而言,雖然從來沒有特別去學C語言,不過因為之前寫過不少VBA、Action Script等,所以要看懂C語言,也不會太難。而硬體學習的部份,因為之前就有玩arduino的興趣,所以也不是太大的門檻。比較大的問題是,學會要拿來做什麼?


還好前一陣子想到可以做RGB三原色光球,有了目標,一切就好辦多了。其實就只要把製作「霹靂燈」的程式改一點點的部份,就可以符合我的需求了。下面這些程式,其實就是直接修改現成的範例所做出來的。

#include<AT89X51.H>
void delayms(unsigned int time);

/*主程式 */
main()
{
  while(1)
  {
   unsigned char k;
   for (k=0x01; k<0x08; k<<1)
   {
    P1 =~k;
   delayms(2);
   }
  }
}
/*延時副程式 */

void delayms(unsigned int time)
{
 unsigned int n;
 while (time>0)
 {
 n=120;
  while(n>0) n--;
  time--;
  }
}
}
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至於接線的部份不會太難,反正幾個小零件就打發了。


至於細節的部份,就不在這裡贅述了,反正這些8951的資料在書裡都寫得很詳細啦。


2010年12月28日

用Arduino製作三原色謎(Mix)光球

身為Arduino的超級愛好者,用Arduino製作三原色謎光球是再合理不過的事啦。
接線的方式就像這張圖這樣(這些圖都是我用inkscape畫的)

RGB閃爍

這個和用555+4017電路製作的電路,我覺得要簡單多了,只要接好線,然後上傳程式就可以了,不過成本就比較高一點了。
兩個可變電阻分別控制燈光亮的時間和暗的時間,數值由analog pin讀入,然後經過處理之後,由digital pin輸出。
本來LED應該要加個220歐姆的電阻串聯一下,不過我偷懶沒做,應該不會壞掉啦。

最近會再改用單晶片作看看,另外也會把555+4017電路製作的電路板洗出來,省得焊線焊得一個頭兩個大。


arduino sketch的程式
int valLight = 0;
int valDark = 0;

void setup() {              

  pinMode(9, OUTPUT);   
  pinMode(10, OUTPUT);   
  pinMode(11, OUTPUT);  
  Serial.begin(9600); // open serial
}

void loop()
{
  valLight = analogRead(0);
  valDark = analogRead(1);
  Serial.print("Light ");
  Serial.println(valLight, DEC);
  Serial.print("Darkt ");

  Serial.println(valDark, DEC);
  for(int i=9;i<12;i++){
    digitalWrite(i, HIGH); 
    delay(valLight/4);            
    digitalWrite(i, LOW);  
    delay(valDark/4);           
  }

}


2010年12月27日

以555+4017電路製作三原色謎(Mix)光球

好幾年前,曾經在日本的物理論壇網站中看到這個好玩的東西。


來源:http://www.teachersource.com

乍看之下,不過是顆加了繩子的乒乓球,不過其實另有玄機。各位可以先看一下科學玩具柑仔店的這篇介紹
科學玩具-光學-三原色謎(Mix)光球

裡頭有快速閃爍的三色LED燈,因為視覺暫留的關係,所以看起來就是白色而已,但是快速甩動的時候就可以把三種顏色「甩到分開來」。
說也很巧,其實王大胖老師在寫那篇光球的時候,我正好就在做這個東西,我跟他一定有心電感應!

其實我是先用arduino來做,簡單又快速,不過考慮到arduino一塊就要一千元了,於是我就想是不是可以改用簡單的電路來做。說是簡單,不過比arduino複雜多了。

這個電路其實跟製作霹靂燈、閃爍燈差不多,所以只要改一點點的地方就好了。因為我希望能控制燈光閃爍的頻率,所以555需要接的R1和R2就通通改成可變電阻了。






插在麵包版上的示意圖是這樣


這是實景




至於那顆燈泡其實就是把乒乓球挖個洞,把三色LED塞進去就可以了,後面再接杜邦端子的母頭


在夜晚裡甩起來就會變成這樣,有RGB三色,但是停下來就變成接近白色



後來我改用洞洞板焊了一個,全部的成本差不多100元。




調整電阻可以控制閃爍的頻率
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甩起來的樣子,還蠻炫的。
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2010年12月22日

冬至中午,立竿見影測經緯,算地球周長

這兩天的天文大事件是冬至前的月食發生。

我到很大的時候才意會到,雖然月食和月亮每月的變化一樣,都有圓缺。但是兩者缺的形狀其實是不同的。前者會缺是因為地球的影子,後者會缺是因為地球上看月球被照亮的位置不同。

因為月食是地球的影子造成,所以我就發噗問,是不是可以用月食的情況得知地球是圓的
經過噗友geo的告知,原來還有人將月食的形狀與移動位置,拼接起來,然後就變成這個樣子了。中間那個大黑影就是地球的影子

圖片來源:http://apod.nasa.gov/apod/ap080820.html


除了上面那張以外,這張也很經典呢!


心中一直思考著,是不是可以用這影子的曲率、大小等資料來求出地球月亮的距離啊,或是什麼天文上的資料,不過想來想去暫時無解。

但是有件事卻又引起我的注意了,12/22是冬至,那麼冬至是不是除了煮湯圓以外,是不是還有什麼活動可以玩呢?
我們班理化老師還特地在這天舉辦煮湯圓活動,還可以順便教熱對流(到底是順便煮湯圓,還是順便教熱對流啊)



冬至時,太陽直射南迴歸線,正是可以來玩立竿見影測經緯度的好日子啊。

許多人聽到在這天可以做這件事,都非常驚奇。其實道理很簡單,看下圖就知道了。只要知道太陽仰角就可以用簡單的數學計算出待測緯度了,而太陽仰角就是用桿長和影長去計算就可以了。



為了讓我的學生們玩玩這個活動,我發下了一份資料、捲尺和粉筆一隻,要他們冬至時的中午到操場測量,並用數學計算出所在的經緯度。
我的資料是這麼寫的:


身為冒險家的你搭乘『幼幼號』飛機墜落光華百慕達,在2010年12月22日冬至時,你該怎麼知道光華百慕達的經緯度呢?

1.太陽過中天子午線(天上正北正南的連線)的時候,杆影最短,且杆影指向正北方
2.經度可以由太陽過中天的時刻求出。在東經120度的地方,正午12點時,太陽會過中天,而地球自轉一圈為24小時,每圈為360度,意即每分鐘轉0.25度,因此在東經120度更往東的地方,太陽過中天的時間會更早。請由竿影最短的時間,求出光華百慕達的經度。
3.由太陽過中天時的杆長與影長,如何求得當地緯度?下面這張圖可以給你提示。
請根據以上資料估算光華百慕達的經緯度,並寫下計算過程


學生們必須在操場上找尋適合的杆影來做測量,有些學生選擇用籃球架,有些則是用排球網架。有沒有選到垂直的杆,會影響到最後計算緯度時的正確性。
要計算經緯度必須測量最短的影長才可以,因為此時是太陽過中天的時刻。得到了杆長和最短影長之後,還必須用三角函數tan()去求太陽仰角,不過學生還沒學過三角函數,所以我就直接給他們對照表。

如果要在excel或是calc中計算各仰角對應的杆長/影長比,那麼可以用這個公式
在A1輸入角度,B1輸入    =TAN(A1*PI()/180)

我們學校的經度約是120.9E,所以太陽過中天時,讓杆影最短的時刻,應該是在11:56左右。根據氣象局的資料,新竹地區太陽過中天的時間是 11:54:21
,不過我想這個數據應該是新竹氣象站(在竹北)的時間。

要知道杆影何時最短,得從11點多就開始畫出杆影的位置,這樣才能比較的出來。





學生拿到粉筆就會開始作怪,學生在剛開始測量的時候,突然大叫「老師,有人死了」,過去一看,嗯..就是右上角那個圖形。(刑案現場都有的那個地面人型啊)


冬至的太陽真的很低,即使是中午了,大家的影子也拉得好長一條。這天太陽的仰角大概只有41度左右,非常的低啊。




學生經過測量之後,估算出本校的經緯度數據,六組當中得到以下五個數據
24.5°N 121°E(誤差35.36公里)
24.8°N 121°E(這是最準的,誤差3.32公里)
24.9°N 121°E(誤差9.37公里)
25.3°N 121°E(這個座標已經落海了,誤差53.31公里)
25.8°N 121°E(這個座標也落海了,誤差108.23公里)

我利用Google地圖查詢,學校的經緯度是 24.81°N 120.97°E,看起來大家測得都還蠻準的,至於那些算到25°N以外的,都是用排球網架來做測量,問題出在那個杆子不是垂直地面的啊,所以計算上就會出現比較大的誤差。

這個活動不是只有冬至才能玩,其實二分二至都能玩(春分秋分夏至冬至)
未來還可以在其他的日子來玩玩,所以我就順便一起把其他的圖片畫了備用。

說到春分秋分,其實我辦公室的座位就是春分秋分之位耶,每年只有那兩天的傍晚,陽光才會曬到我的桌上。










隆欽還建議可以將冬至日出或日落時的方位,與春分、夏至、秋分時的方位作比較,或是繪製九九消寒圖,可以和國文課結合。若能再把時間拉長,可用針孔相機拍攝日軌圖

這個網站(www.solargraphy.com),有介紹如何用針孔相機拍攝日軌圖,原來只要一個黑色底片筒和一張底片就可以拍攝了。不過我有個問題,一張底片要怎麼送去沖?

後記:關於利用影子求方位或是經緯度這件事,其實在儒勒·凡爾納的經典科幻小說神祕島就有過這樣的橋段
後記二:立竿見影測經緯這件事,在花蓮女中歐漢文老師的這篇文章-追尋太陽的角度有很詳細的說明。

後記三:有了緯度,其實還可以更進一步計算出地球的周長。
首先利用Google Earth計算本校到赤道的距離,約為2742.86公里
接著利用一個簡單公式
地球圓周x (緯度/360度)=緯度相對應的弧長
所以地球圓周 =2742.86/(24.8/360)=39815.7公里,與實際值非常接近呢!


2010年12月18日

用arduino為顯微鏡快門線增加定時拍照功能

拍攝縮時影片,一直是我的夢想
(「XX是我的夢想」在本blog出現至少有五次以上,顯示此人有太多夢想)

說是夢想也不算,因為我也已經實際做過了,過去曾經拍過潮汐縮時影片蝌蚪發育影片黏菌移動影片,不過我還沒拍過顯微鏡下的縮時影片,稍稍可惜了一點。

去年學校買了可拍照、攝影的顯微鏡專用的相機


我一直很想用它來拍縮時的影片。意思就是每隔幾秒或幾分鐘拍一張,然後把照片轉成影片,我在相機的設定裡找了很久,沒看到有可以每隔一段時間拍照的選項,於是我就想自己用arduino做這個功能。雖然定時拍照在所附的電腦軟體裡有這個功能,不過我實在不想要為了拍照這件事,還要擺一部電腦在旁邊,就只是為了定時輸出拍照的訊號。

我的改裝方式,是從這個USB介面的快門線著手。


其實這個快門線裡只是把USB裡四條線的紅線和黑線接出來而已。當按鈕按下,兩條導線連通,就可以對相機送出拍照的訊號。所以我要做的就是用電子零件控制導線何時連通。


我的作法是把按鈕的頭剪掉,兩條線拉出然後加裝端子接到2pin的端子母頭,再接上兩條麵包版連接線



左邊兩條橘線就是從USB快門線改裝過來的。



這個裝置需要一個電晶體、arduino和麵包版。
USB快門線的兩條橘線連接到電晶體的B和E,白線是從arduino的digit pin7接過來的,藍線是接到arduino的Gnd



以下就是arduino的程式碼


#define SHUTTER_PIN 7

void setup()
{
  pinMode(SHUTTER_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(SHUTTER_PIN, LOW);
}

void loop()
{
        digitalWrite(SHUTTER_PIN, HIGH);
        delay(100);
        digitalWrite(SHUTTER_PIN, LOW);
        delay(10000);//延遲10秒          
}



上面那段程式是讓 pin7每隔10秒就送出一個高電位的訊號通過電晶體的基極,然後就可以讓集極和射極導通,進而觸發相機快門。要改變延遲秒數就只要改 delay(10000)那句就可以了,它的單位是毫秒。

以上參考自Hobby Robotics這篇Camera Trigger
他在arduino的系列文章,都很有參考價值,希望我以後都能實作出來。

2010年12月17日

以顯微鏡為主的闖關活動

今天顯微鏡課程研討結束之後,腦子裏面突然浮出幾個可以用顯微鏡來完成的闖關活動,寫在這給未來的我做個參考。

關卡一
老舊顯微鏡的零件分散擺在桌上,桌上另貼有各個構造的字卡,學生需要將字卡和零件互相配對。這個活動或可以改成桌上只有四樣零件,而構造字卡有十來張,每張都有編號。學生必須把正確的字卡放在零件下方,藉以得到一組數字密碼。


關卡二
得到這數字密碼之後,在顯微鏡下看顯微鬼腳圖,解碼出對應的英文,然後再用這英文登入某電腦程式或是用對照表,然後得到一組座標,例如A3

三、
事先製作一張有10x10張顯微圖片的大海報,學生必須用剛剛得到的座標,去找出海報中那個座標的圖片,然後在桌上的玻片標本中,找到哪個玻片標本裡有那張圖片的東西。

然後呢?還可以有什麼有趣活動呢?



顯微鏡課程研討

今天早上去培英國中參加輔導團辦的「精進實驗課程工作坊(三)--課程實務探討」。今天的課程是分科進行,理化和生物是分開的。輔導團的怡嘉老師非常用心地在籌畫這個工作坊。甚至上週還邀我去開個小會,討論進行的方式。

經過討論之後,這個工作坊以討論(1.5hr)為主,最後我再講我的作法(0.5hr)
預計討論的方向如下:

設備
* 各校的顯微鏡有幾台?
* 學生幾人一台顯微鏡?
* 您發現這樣的分組有無任何優點或缺點?

班級經營
* 分組
* 分工(學生合作模式運作)
* 實驗室氣氛營造

課程安排
* 請回想您的顯微鏡教學(連同實驗課)共安排幾堂課?
課程內容:
顯微鏡構造及功能介紹、AB字母操作、水中小生物、動植物細胞觀察、其他。。。

課程內容
* 顯微鏡相關教學的內容依序為?怎樣的安排順序是較符合學生的學習呢?
* 例如:先教顯微鏡的構造名稱?還是到實驗室才教顯微鏡的構造名稱?
* 例如:先教完細胞的各個構造名稱?還是先進實驗室觀察完才教細胞?

教學法
* 在實驗室內,如何教導、安排、輔助學生觀察?
* 例如:看影片、學生看書自行操作、老師一邊講學生一邊做......
* 例如:在一堂課內,觀察幾種玻片是合適的呢?如何分組操作呢?
* 例如:老師在實驗室內,怎樣去協助學生?(當好多學生都觀察到生物時,一個老師怎麼協助學生


帶領討論的氣氛
* 提問
* 解決問題
* 討論
* 評估


評量
評量應該是一個增加學生學習信心、強化學生學習動力,
並慶祝學生學有所成的『機會』
* 如何評量學生是否具備操作顯微鏡的能力



萬事具備,只欠東風。結果今天來的老師只有7個。
對!全新竹市國中生物老師只來7個(培英4 光華2 育賢1)

少歸少,可是討論的氣氛也是很熱烈的,大家也都很樂意分享自己的教學方式。
我記下了一些很值得未來教學作為參考的部份:

娟芳老師說他會訓練各組至少有一個人會操作顯微鏡,然後可以在組內協助顯微鏡教學。我聽到她的分享,我就突發其想,也許以後我可以這麼做:在同學操作過後之後,找出5個熟練操作的人,然後當場頒給「助教證書」,然後請他們在實驗室當場協助其他不會的同學,然後還要請同學在證書上簽名認證。利用這種同儕教學的方式,幫助學生學習,也減輕教師疲於奔命的負擔。

怡嘉老師為了讓學生可以儘量熟練操作方式,甚至將課程安排為整週都是顯微鏡的課程,也就是說這週甚至下週,只要是生物課,就通通都是到實驗室上顯微鏡的課程。透過密集的訓練安排,讓學習不中斷。我問他,那這樣其他老師若要上顯微鏡課程會不會互相影響,她說其實不會,因為她會比較早進行這個課程,所以那個時間點並不會有實驗室互衝的現象。我覺得這樣的作法很好,因為顯微鏡的課程不一定要在第2章才進行,其實也可以在第一章甚至一開學就進行。

娟芳老師也提到了,在教顯微鏡構造的時候,她會要求學生畫出顯微鏡,甚至學生每人還有一本繪圖本,學生在上面就是必須畫出生物課程裡的圖片。我聽到這個教法的時候,好感動。因為我自己在高中的時候,就是用這個方式在學生物,我自己會把課本、參考書裡的圖片,自己再畫過一次,這樣的印象真的很深刻,甚至我到現在都還記得當初畫過的東西。

季瑾老師說她要求學生看顯微鏡的操作步驟時,還會要學生多做一個小動作,看完每個步驟,就要在每個步驟前面打勾。哇,這個作法我只有在講「時間管理」的書上看過,沒想到也可以實際在教學上實施。這種作法很像是檢核表,可以幫助自己確認自己是否都看過了這些步驟。

撕葉子下表皮的部份,學生常常做不來,常常把皮撕得不乾不淨,娟芳老師建議可以用多肉植物的葉子,效果會很好。像是落地生根、蘆薈、石蓮等

在教顯微鏡構造的時候,季瑾老師說她會讓學生先去依著步驟把整個觀察順序走一遍,讓學生先去試著調整構造。我也是這樣,教到旋轉盤,就會要學生一定要去轉看看;教到反光鏡,一定要學生去翻翻看,轉看看;光圈也是一樣,一定要學生把頭低下去看光圈的樣子,然後去轉轉看。甚至我也會把目鏡從鏡筒拿起來,告訴他們說,「有些顯微鏡沒有把目鏡鎖住,所以這個會拿得起來,但是你們不需要把這拿起來,因為拿起來之後,裡頭會進灰塵,以後還要花一大筆錢來清理,另外就是拿顯微鏡的時候一定要拿正,不然顯微鏡歪掉,目鏡就掉出來了,幾千元就飛走了」。我的想法是,這些東西他們等一下也都要碰,倒不如現在在教師的引導下,儘量去碰,反正這些東西不會那麼容易壞啊。

我在教顯微鏡構造的時候,沒有像其他老師先在教室教一遍,而是直接到實驗室。因為我覺得在沒有實物的情況下,只用照片或示意圖去講操作方式,其實有點抽象。等到進了實驗室,我的作法是,叫他們對照課本的圖片,在我的引導下,去指明構造。例如,我說請指出目鏡,那所有的學生就要用手指出目鏡的位置。

而在顯微鏡的操作上,其實最近幾年,我的標準放得比較低了,並不會要求到一定都要非常熟練。因為那實在難達成。我自己的顯微鏡操作技術,是在大學上動物組織學才被訓練出來的,可是我們的學生卻要在7年級短短的幾十分鐘之內弄到非常熟練。可是這不代表他們隨便看看就可以,我的教學基準是「把課本當作使用說明書,至少要會跟著操作」。

另外在材料的取得上面,水中小生物常常是教師難題,生物找不到,學生看不到。所以以前我才會寫下《觀察細胞》實驗教學小撇步-乾草浸液草履蟲召喚術
。不過今年忘記去找合適的稻草,還好實驗室有養水草,所以不怕沒東西。

找稻草也有秘訣,要拿就要拿泡在水裏面的那段,拿稻葉的效果通常不好。在新竹地區,一期稻作在7月收割,二期稻作在11月收割,所以也要挑對時間拿,不然再晚就拿不到稻草了。記得我以前就有一次忘記去找,結果只好去抽茅屋的稻草。

今天我分享的部份內容,都可以在我blog 的顯微鏡標籤裡找到。我自己覺得比較重要的是如何示範,我們實驗室有實物投影機,所以有需要給學生看細微動作的操作時(例如,製作玻片的過程),我就會用那些器材來演示。可是沒有實物投影機的時候呢?webcam是很好的選擇,我今天帶了兩個,都是曾經在blog裡介紹,一個是TCB-P100 Plus 另外一個是P2V。可是有時在示範時,光源又不夠,那怎麼辦,所以我也添購了一個USB的照明設備

總之呢,今天收穫滿滿,特別是還收到怡嘉送的大禮物
水鹿屁股

也許有人會以為這是頭骨,其實這是某動物的屁股(骨盆)啊!

2010年12月14日

像蝙蝠一樣用超音波回聲定位

我在兩年半前自己做了個蝙蝠超音波偵測器,然後上個禮拜學校的歷史老師突然問起我這件事,原來是她講到科學革命的時候,居然是拿我做蝙蝠偵測器當例子,「你看看,這就是科學革命啊,生物老師自己會做偵測器耶」。

後來歷史老師向我借那個偵測器去當教具,二話不說,當然答應。因為想到歷史老師拿著那個東西上歷史,就覺得實在太有意思了!我們那位歷史老師超棒的,甚至還會跟理化老師借單擺等教具去講述歷史耶。

所以,科學不是只有理科老師在教,其實歷史老師也有在教科學史耶。

雖然有了超音波偵測器,可是在上課提到蝙蝠的回聲定位時,這個還是有點不夠力。因為沒辦法感受回聲定位那種事情啊,所以我就很想來做一個小儀器,可以發射超音波和接受超音波,然後根據距離長短,發出不同的聲音。本來我都已經想好了要用arduino和一些電子零件自己做一個,不過後來仔細檢視了我的需求,就發現其實市面上不就有這個東西了嗎?這個東西還是學蝙蝠才做出來的呢!

什麼東西哩?哎呦,不就是汽車的倒車雷達嗎!

才剛想到,我就立刻到P家購物去找商品,果然給我找到一個便宜又實惠的了,有興趣的,我給個關鍵字自己找「二探頭倒車雷達」,目前價格才469而已。

這個裝置用AA3號電池三顆就可以運作了



要拿來模擬蝙蝠做的事情,其實只要一個探頭就好了(那個探頭可以發出超音波和接收超音波)。


我打算給找個學生戴上眼罩,手上再拿這個這個設備,要他從教室的一端,走到另外一端,看他有沒有辦法像隻蝙蝠利用回聲定位找到路。

或是可以玩另外一個遊戲:到空曠的地方,找四個同學戴上眼罩,一個同學帶著這個裝置當蝙蝠,三位同學當蛾,要蝙蝠用這個裝置找到蛾。這可是進階版的警察抓小偷啊,可以幫助學生回憶童年過往時光哩!

不過第2個遊戲可能要改裝一下裝置,因為這個裝置發出的聲音很大聲,大家都聽得見,所以如果可以改成外接耳機,那就更像蝙蝠啦。

2010年12月12日

生物科的多元評量

上周五到培英國中去跟怡嘉老師討論下週要進行的「精進實驗課程工作坊-課程實務探討」,正好遇到「多元評量徵集活動圓桌會議」,於是我就順便去聽了一下別人怎麼做。

蕭米珊老師和其他三位老師報告的顯微鏡的多元評量課程中,有幾個是我覺得很不錯的,像是他們會利用同儕評量,如果我沒誤解的話,應該是兩人一組互相評量對方使用的方式是否有錯。是否有正確使用反光鏡、正確使用光圈...,我猜想大概是利用用檢核表來檢查吧?

另外他們還利用動植物細胞模型來做跑台,讓學生在規定的時間內拼完細胞模型。當然做這個跑台還需要其他的老師或學生協助,在拼完之後再把它弄亂



聽完大家的報告之後,我心裡就在想到底生物科的多元評量還可以做什麼呢?仔細一想還蠻多的呢!


模型

就先從模型開始說吧,我覺得用細胞模型來教學生認識細胞是很重要的,因為很多學生沒辦法想像,細胞其實是立體的,甚至還真的有學生看了課本這類型的剖1/4的模型之後,還真的以為細胞長得就像蹲式馬桶。


台大博士班的kitty在讓學生進行跑台的時候,就常常用模型來當道具(請看這篇「助教,可以用走的嗎?」──關於跑台),裡頭甚至還考了一個高難度的題目--「請問此(人腦)模型少了哪一部分?(這應該比拼模型還要難。)」

模型除了拿來考以外,甚至也可以拿來當作業,若是用google 進行cell model 的圖片搜尋可以找到非常多的例子


圖片來源:http://eportfolio-nyit.wikispaces.com/Molecules+and+Cells



http://www.perucsd.org/rhathaway/Projects3DCellModel.htm

不只是用黏土、保利龍,還可以用各種生活中的素材來製作,例如用電池來當粒線體,而學生也必須寫下為何採用那種素材來製作。而這些模型也可保留下來,作為下一年度教學時的教具,或作為學弟妹參考的樣本。

除了細胞模型以外,生態系也能製作模型。

逸萱老師就曾經讓她的學生們製作生態系的模型,

瑞祥高中生態廊道 part1

瑞祥高中生態廊道 part2


這樣的評量模式,是不是比起單純背誦XX生態系中有什麼XX生物,生產者有什麼要好得多呢?這讓我想到校外教學去野柳、高美、墾丁等地,其實應該可以有個作業是做當地的生態系模型(我學生看到這邊,一定每個都抖起來了)



繪圖


圖片來源:http://w.hudong.com/40a8597453024dccaf924402b763f6a9.html

畫圖也可以是生物科的多元評量,我曾經讓學生分組上台畫生態系,而月鈴老師在讓學生畫了之後,也提出了一個重點:那就是畫圖可以找到選擇題無法評量的迷思

透過畫圖其實看到學生對文字的理解其實很有個別差異:比如:兩班都有人畫蜘蛛,但是沒有一隻畫對的---有一隻是圓圈圈(身體—竟然沒分節),長出放射狀的八條線---腳(左),一整個只有8隻腳這個特徵是對的;另一隻身體是有分2節,也畫了8隻腳,但這8隻腳,是很平均的分佈在頭胸部和腹部喔(右)!原來課文中---蛛形綱身體分為頭胸部和腹部,具有四對步足這句話,在不同學生的理解中竟有如此大差異,而且打了這麼大的折扣!紙筆測驗、選擇題模式,能評量的真的很有限啊!


另外我也給學生畫過生物大圖來統整片段的知識






而最近季瑾老師在看了下面這張人體大工廠的圖之後,就想到來辦個活動-生物創意繪圖大賽。
學生們選定一個動物生理或是植物生理的主題,來進行繪圖,繪圖的型式不拘,再過幾個禮拜各位應該就可以在這邊看到學生的大作了。

圖片來源:http://www.nlm.nih.gov/dreamanatomy/da_g_IV-A-01.html
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影片

在拍影片這個部份,我一直很想做的是用這邊提到的Helium Frog Animator讓學生拍一段細胞分裂和減數分裂的影片(我學生看到又要抖了)



音樂

歌曲呢?正好最近才剛讓學生做完這個部份光合作用歌曲改編彙集
也可以用其他的主題,如消化、神經等等的來作詞啊,生物歌曲不一定只有老師才能編吧


表演

而在表演的部份,之前靜伶老師教演化時就做得好棒!這也是很值得參考的



遊戲
玩遊戲當多元評量,看起來有點不倫不類,不過那要看你給學生玩什麼遊戲,像最近我介紹的遊戲都很不錯啊
RNA結構遊戲- EteRNA
Foldit-蛋白質褶疊遊戲
Immune Attack-可以莫名其妙學到免疫知識的電玩遊戲
WolfQuest體驗黃石公園裡狼的生活
(你可以在這裡找到更多生物電玩遊戲的介紹)

前一陣子給資優班學生講了一些細胞胞器的東西,就拉到電腦教室去教他們玩電動-cellcraft
而且還規定回家作業就是把這個玩到破關,雖然前面我有帶著他們玩一部分並且說明其中在玩什麼,不過後面的幾關就通通交給他們自己回去玩。如果沒有去查遊戲中的英文單字,這個遊戲很難進行下去。有了破關的壓力,學生就自然而然學會了一些胞器的英文了。


其他的多元評量方式,還可以用辯論的方式討論環境問題,或是全台灣半數以上國中生都有的生物作業-種馬鈴薯、地瓜...,當然也少不了累死人的專題研究。

除了以上我提到的這些,還有什麼方式呢?歡迎討論。


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